基于特征频率法计算超声导波频散关系的方法

摘要

本发明公开了一种基于特征频率法计算超声导波频散关系的方法，属于超声导波无损检测技术领域。本发明选取合适的有限元分析软件，采用与实际被测波导结构截面参数完全一致的模型，对该波导结构进行特征频率求解，并统计不同特征频率对应的模态与波数。根据相关公式计算相速度频散关系与群速度频散关系，并利用后处理数据绘制波结构图。本发明可以对任意波导结构的频散关系进行计算，特别是弥补了复杂截面波导结构频散关系计算的空白。不需要深厚的编程能力与繁琐的程序调试，计算频散关系简单实用。

主权项

1.一种基于特征频率法计算超声导波频散关系的方法，其特征在于：包括以下步骤：1.1.对被测波导结构进行建模，模型截面尺寸完全与实际一致，长度方向保留截面最大尺寸的10倍以上；1.2.选取具有特征频率计算的有限元分析软件，设置长度方向的两端面分别为预定位移边界与对称平面边界，其余设置为自由边界条件；1.3.选定欲求解的频率范围并预估最大网格单元尺寸进行网格划分；1.4.将计算得到的特征频率根据模态振型进行模态区分与波数统计；1.5.根据步骤1.4中得到的统计结果，由式计算各模态在不同特征频率下的相速度值，非特征频率处的相速度利用相邻两特征频率点相速度插值进行计算，利用得到的各个频率所对应的相速度值绘制相速度频散曲线；其中，L是模型长度；f为特征频率；k为波数；1.6.根据步骤1.4中得到的统计结果，由式计算各模态在不同特征频率下的群速度值，非特征频率处的群速度利用相邻两特征频率点群速度插值进行计算，利用得到的各个频率所对应的群速度值绘制群速度频散曲线；其中，Δf为相邻特征频率差值；Δk为波数的差值；1.7.波结构图数据由后处理结果中截面沿不同方向的位移量值给出。